Senzor vrata i zaključanih vrata na baterije, solarni, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

U ovom Instructable -u pokazujem vam kako sam napravio senzor sa baterijskim napajanjem za nadzor vrata i zaključavanja moje daljinske šupe za bicikle. Nemam napajanje iz mreže, zato ga napajam na baterije. Bateriju puni mali solarni panel.

Modul je dizajniran za rad male snage i radi na ESP-07S u dubokom snu koji se budi i svake minute provjerava vrata i položaj zaključavanja. Međutim, kada se vrata otvore, modul se budi jednostavnim hardverskim krugom kako bi se odmah poslala informacija „vrata otvorena“. Modul komunicira putem ESP-Now, u kojem je vrijeme prijenosa vrlo kratko i zahtijeva samo malu količinu energije.

Moja kućna automatizacija koja radi na Openhabu i Mosquittu obrađuje poruke i šalje mi alarmantnu poruku putem Telegrama ako je alarm uključen.

Supplies

Sve komponente se kupuju na Aliexpressu.

• Modul ESP-07S odabran je za jednostavno povezivanje vanjske antene radi povećanja dometa ESP-Now.
• Ploča za punjenje TP4056 sa zaštitom baterije
• 18650 LiPo baterija
• Reed prekidač (NE za praćenje položaja vrata)
• Kontaktni prekidač (položaj zaključavanja monitora)
• Solarni panel (6V, 0.6W)
• Tranzistori, otpornici, diode, konektori (vidi shemu)

Korak 1: Hardver

Izrađena shema uključena je kao slika. Prvo sam prototipirao kolo na ploči. Zatim sam sve komponente lemio na perf ploču.

Koristim ESP-07S ESP8266 modul jer ima vezu za vanjsku antenu. Budući da mi je spremište za bicikle vani, WiFi signal mora proći kroz betonski zid. Otkrio sam da vanjska antena snažno povećava domet ESP-Now. Sasvim logično, budući da se radi o WiFi signalu.

Za senzor vrata koristio sam trskasti prekidač sa botn NO i NC priključcima. Kad su vrata zatvorena, magnet pričvršćen za otvaranje prekidača. Modul provjerava vrata i stanje zaključavanja svakih 60 sekundi, međutim, kada se vrata otvore, želim biti odmah obaviješten, stoga sam implementirao sklop za poništavanje, pogledajte dolje.

Za senzor zaključavanja koristio sam kontaktni prekidač sa botn NO i NC vezama. Kada se brava zatvori, klin za zaključavanje otvara prekidač. Dakle, i senzor vrata i senzor za zaključavanje su normalno otvoreni (NO).

Baterija se puni putem ploče za punjenje TP4056 sa zaštitom od baterije pričvršćenom na mali solarni panel od 6V.

U nastavku ću objasniti neke dijelove kola.

Resetirajte krug

Krug za resetiranje s 2N7000 Mosfetom povezan je na pin za resetiranje ESP8266. Ako su vrata zatvorena, kontakt je otvoren, vrata i izvor tranzistora su visoki, a MOSFET isključen. Kondenzator spojen na vrata ima pozitivan naboj. ESP8266 trska GPIO12 kao HIGH = zatvorena.

Kada se vrata otvore, izvor MOSFET -a je spojen na masu. S obzirom da je kapija visoka, MOSFET se uključuje i povlači pin za reset na masu, što rezultira resetiranjem ESP8266. Kondenzator se prazni preko R7 i tada isključuje MOSFET. Pogledajte snimak ekrana mog osciloskopa za niski puls od 50 ms. Nakon pulsa, ESP8266 se podiže. ESP8266 trska GPIO12 kao LOW = open.

Kad se vrata zatvore, otpornik R6 povlači izvor i GPIO12 prema gore.

Nadzor baterije

Napon baterije očitava se putem razdjelnika napona između VBat i GND. Međutim, ne želim trajnu vezu između VBat -a i GND -a jer prazni bateriju. Zbog toga sam stavio P-kanalni MOSFET na visoku stranu razdjelnika napona i kapija MOSFET-a je povučena prema gore, tako da je MOSFET isključen. Tek kada je GPIO14 nizak, MOSFET se uključuje i ESP8266 može povisiti napon pomoću ADC -a.

Korak 2: Softver

Modul ESP8266 uglavnom je u načinu dubokog sna radi uštede energije.

Svakih 60 sekundi, modul se pokreće s onemogućenim WiFi -om i mjeri položaj brave i vrata te provjerava jesu li se ti položaji promijenili u odnosu na vrijednosti pohranjene u RTC memoriji. Ako se položaj promijenio, modul spava minimalno vrijeme i budi se s omogućenim WiFi-om za slanje novog položaja putem ESP-Now. Naravno, nove pozicije su pohranjene u RTC memoriji. Ako se ništa nije promijenilo, modul opet spava i budi se s isključenim WiFi -jem.

Pogledajte moj drugi Instructable u kojem objašnjavam kako koristim ESP-Now za prijenos poruka i njihovu transformaciju u MQTT poruke.

Ako se 'OTA-krug' ručno zatvori preko kratkospojnika, modul se budi i povezuje na moju WiFi mrežu kako bi čekao OTA ažuriranje putem ESP8266HTTPUpdateServera.

Svakih 30 minuta mjeri se i objavljuje napon baterije.

Radi kao državna mašina. Stanja su definirana u programu koji je objavljen na mom Githubu.

STATE_CHECK: probudite se s isključenim radiom (WiFi isključen), samo provjerite je li se nešto promijenilo

STATE_INIT: probudite se s uključenim radiom (WiFi uključen) i prenesite stanje vrata i zaključavanja

STATE_DOOR: probudite se s uključenim radiom, objavite vrata kad se sljedeći put pokrene

STATE_LOCK: probudite se s uključenim radiom, objavite lockstate sljedeći put kada se pokrene

STATE_VOLTAGE: probudite se s uključenim radiom, objavite napon sljedeći put kada se uključi

STATE_OTA 5: probudite se s uključenim radiom, idite na OTA modus

Korak 3: Sastavite

Koristim vijčane stezaljke i DC muški/ženski konektor kako bih mogao sastaviti i rastaviti svoj projekt. Stavio sam sve dijelove u malu ABS kutiju, pogledajte slike. Zatvorio sam dijelove u Kapton traku za električnu izolaciju

Solarni panel povezujem putem muškog istosmjernog utikača (5,5 x 2,1) sa 1N5817 diodom koja ima nizak napon naprijed.

Trstični prekidač je zalijepljen u kutiju, a magnet je zalijepljen na vrata na desnoj poziciji.

Kontakt za zaključavanje se unosi sa strane, pogledajte sliku.

Korak 4: Radni modul

Primljeni podaci se očitavaju pomoću moje kućne automatizacije na Openhabu. Sviđa mi se, mogu objaviti Openhab datoteke.

Pratim:

• Napon baterije (s postojanošću pa napon vidim na grafikonu tokom vremena).
• Položaj vrata i brave.
• Vremena promene položaja.

Na ovaj način, kada legnem u krevet, mogu lako vidjeti jesu li sve šupe zaključane.

Na početku upotrebe baterija se punila vedrog dana, a nakon otprilike sedmicu dana baterija je bila potpuno napunjena. Sada u jesen, baterija ostaje napunjena. Očigledno je da je modul vrlo ekonomičan i troši mnogo manje energije nego što generira mali solarni panel. Jaka baterija vjerovatno ima snagu za nekoliko mjeseci mraka. Pogledajmo kako se modul ponaša ove zime, kada je temperatura u šupi mnogo niža.